Автоанализер

Autoanalyzer использующий - это автоматизированный анализатор, метод потока, называемый анализом непрерывного потока (CFA) или более правильно сегментированным анализом потока (SFA), сначала сделанный Technicon Corporation . Инструмент был изобретен в 1957 году Леонардом Скеггсом, докторская степень и коммерциализированная Корпорацией TechniCon от Джека Уайтхеда. Первые приложения были для клинического анализа, но вскоре последовали методы промышленного и экологического анализа. Конструкция основана на сегментировании непрерывно проточного потока с пузырьками воздуха.

Операционный принцип

Непрерывный анализ потока (CFA) является общим термином, который охватывает как сегментированный анализ потока (SFA), так и анализ инъекции потока (FIA). При сегментированном анализе потока непрерывный поток материала делится на пузырьки воздуха на отдельные сегменты, в которых происходят химические реакции. Непрерывный поток образцов жидкости и реагентов объединяется и транспортируется в катушках для труб и смешивания. Трубки пропускают образцы из одного устройства в другой с каждым устройством, выполняющим различные функции, такие как дистилляция, диализ, экстракция, обмен ионо -обменом, нагревание, инкубация и последующая запись сигнала. Основным принципом SFA является введение пузырьков воздуха. Пузырьки воздуха сегментируют каждый образец на отдельные пакеты и действуют как барьер между пакетами, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение, когда они перемещаются по длине стеклянной трубки. Пузырьки воздуха также помогают смешивать путем создания турбулентного потока (болюсного потока), и обеспечивают операторов быструю и легкую проверку характеристик потока жидкости. Образцы и стандарты обрабатываются точно так же, когда они проходят по длине жидкости, что устраняет необходимость сигнала устойчивого состояния, однако, поскольку наличие пузырьков создает почти квадратный волновой профиль, что приводит к системе в устойчивое состояние. Не существенно снижает пропускную способность (анализаторы CFA третьего поколения в среднем 90 или более образцов в час) и желательны в том, что сигналы устойчивого состояния (химическое равновесие) являются более точными и воспроизводимыми. ^{[ 1 ]} Достижение устойчивого состояния позволяет достичь самых низких пределов обнаружения.

Непрерывный сегментированный анализатор потока (SFA) состоит из различных модулей, включая пробоотборник, насос, смешанные катушки, дополнительные обработки образцов (диализ, дистилляция, нагрев и т. Д.), Детектор и генератор данных. Большинство анализаторов непрерывного потока зависят от цветовых реакций с использованием потока через фотометр, однако также были разработаны методы, которые используют ISE, пламенную фотометрию, ICAP, флуорометрию и так далее.

Анализатор инъекции потока

Анализ инъекций потока (FIA) был введен в 1975 году Рузикой и Хансеном, ^{[ 2 ]} Первое поколение технологии FIA, называемое инъекцией потока (FI), была вдохновлена методом Autoanalyzer, изобретенной Skeggs в начале 1950 -х годов. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} В то время как Autoanalyzer Skeggs использует сегментацию воздуха для разделения потока на многочисленные дискретные сегменты, чтобы установить длинный поезд отдельных образцов, перемещающихся через канал потока, системы FIA отделяют каждый образец от последующего образца с помощью реагента -носителя. В то время как Autoanalyzer смешивает образец гомогенно с реагентами, во всех методах FIA. Образцы и реагенты объединяются, образуя градиент концентрации, который дает анализ.

Методы FIA могут использоваться как для быстрых реакций, так и для медленных реакций. Для медленных реакций часто используется обогреватель. Реакция не должна достигать завершения, поскольку всем образцам и стандартам получают тот же период для реагирования. Для типичных анализов, обычно измеряемых с помощью FIA (например, нитрит, нитрат, аммиак, фосфат), нередко имеет пропускную способность 60-120 образцов в час.

Методы FIA ограничены количеством времени, необходимого для получения измеримого сигнала, поскольку время прохождения через трубку имеет тенденцию расширять пики до точки, где образцы могут сливаться друг с другом. Как правило, методы FIA не должны использоваться, если адекватный сигнал не может быть получен в течение двух минут и предпочтительно менее одного. ^{[ Цитация необходима ]} Реакции, которые требуют более длительного времени реакции, должны быть сегментированы. Однако, учитывая количество публикаций FIA и широкого разнообразия использования FIA для серийных анализов, ограничение по времени «одна минута» не является серьезным ограничением для большинства реальных анализов. ^{[ Цитация необходима ]} Тем не менее, анализы, основанные на медленных химических реакциях, должны проводиться либо в режиме остановленного потока (SIA), либо путем сегментирования потока.

Analytical, в своем методе общего цианида в своем диффузии газовой диффузии, использует метод анализа сегментированного инъекции потока, который позволяет времена реакции до 10 минут с помощью анализа инъекции потока. ^{[ 5 ]}

Technicon экспериментировал с FIA задолго до того, как его отстаивали Рузицку и Хансен. Андрес Феррари сообщил, что анализ был возможен без пузырьков, если скорости потока увеличивались, а диаметры трубки уменьшались. ^{[ 6 ]} На самом деле, первые попытки Скегга в автоканализме не сегментировали. Technicon решил не заниматься FIA, потому что он увеличивал потребление реагентов и стоимость анализа. ^{[ Цитация необходима ]}

Второе поколение метода FIA, называемое анализом последовательных инъекций (SIA), было задумано в 1990 году Рузицкой и Маршалом, а также было разработано и миниатюрировано в течение следующего десятилетия. ^{[ Цитация необходима ]} Он использует программирование потока вместо режима непрерывного потока (как используется CFA и FIA), что позволяет адаптированию скорости потока и направления потока к необходимости отдельных этапов аналитического протокола. Реагенты смешивают с помощью обращения потока, и измерение проводится, когда реакционная смесь арестовывается внутри детектора путем остановки потока. Микроминиатурированная хроматография проводится на микроколомах, которые автоматически обновляются микрофлюидными манипуляциями. Дискретная накачка и измерение образца микролитра и объемов реагентов, используемых в Si, генерирует только отходы на каждую инъекцию образца. Огромный объем литературы Fi и Si документирует универсальность Fi и Si и их полезность для обычных анализов (в почве, воде, экологических, биохимических и биотехнологических анализах) продемонстрировал их потенциал для использования в качестве универсального инструмента исследования.

Диализер модуль

В приложениях для медицинских испытаний и промышленных образцов с высокими концентрациями или мешающим материалом часто существует диализер -модуль в приборе, в котором аналит проникает через диализную мембрану в отдельный путь потока, идущий с дальнейшим анализом. Цель диализера состоит в том, чтобы отделить аналит от мешающих веществ, таких как белок , чьи большие молекулы не проходят через мембрану диализа, а перейдут в отдельный поток отходов. Реагенты, объемы образца и реагента, скорости потока и другие аспекты анализа прибора зависят от того, какой аналит измеряется. Autoanalyzer также очень маленькая машина

Запись результатов

Ранее рекордер диаграммы , а в последнее время регистратор данных или персональный компьютер записывает вывод детектора как функция времени, так что каждый вывод образца появляется в виде пика, высота которого зависит от уровня аналита в выборке.

Коммерциализация

Technicon продал свой бизнес Revlon в 1980 году ^{[ 7 ]} Позже, который продал компанию для разделения клинических (Bayer) и промышленных (Bran+Luebbe - теперь Analytical) в 1987 году. В то время на промышленные применения приходилось около 20% проданных машин CFA.

В 1974 году Рузицка и Хансен провели в Дании и в первоначальных экспериментах в Бразилии по конкурентной технике, которые они называли анализом инъекции потока (FIA). С тех пор методика обнаружила во всем мире использование в исследованиях и рутинных приложениях и была дополнительно модифицирована посредством миниатюризации и заменой непрерывного потока на компьютерный контролируемый программируемый поток.

В 1960 -х годах промышленные лаборатории не решались использовать Autoanalyzer. Принятие регулирующими органами в конечном итоге произошло в результате демонстрации, что методы ничем не отличаются от спектрофотометра записи с реагентами и образцами, добавленными при точных химических соотношениях в качестве традиционно принятых ручных методов. ^{[ 8 ]}

Наиболее известными из инструментов CFA Technicon являются Autoanalyzer II (представлен 1970), последовательный множественный анализатор (SMA, 1969) и последовательный множественный анализатор с компьютером (SMAC, 1974). Autoanalyzer II (AAII) - это инструмент, на котором были написаны большинство методов EPA, и ссылка. ^{[ Цитация необходима ]} AAII - это анализатор потока сегментированного потока второго поколения, который использует 2 миллиметрового идентификационного стеклянного реагента и реагента насосов со скоростью потока 2 - 3 миллилитров в минуту. Типичная пропускная способность образца для AAII составляет 30 - 60 образцов в час. ^{[ 9 ]} Сегментированные анализаторы потока третьего поколения были предложены в литературе, ^{[ 10 ]} но не разработано в коммерческих целях до тех пор, пока Alpkem не представила RFA 300 в 1984 году. Насосы RFA 300 со скоростью потока менее 1 миллилитра в минуту через 1 миллиметровые стеклянные стеклянные катушки. Пропускная способность на RFA может приближаться к 360 образцам в час, но в среднем до 90 образцов в час в большинстве экологических испытаний. В 1986 году Technicon (Bran+Luebbe) представил свою собственную систему Microflow Traacs-800. ^{[ 11 ]}

Bran+Luebbe продолжал производить Autoanalyzer II и Traacs, анализатор микро-потока для окружающей среды и других образцов, введенный Autoanalyzer 3 в 1997 году и Quaatro в 2004 году. Бизнес Bran+Luebbe CFA был куплен анализом Seal в 2006 году, и они они были куплены Seal Analytical в 2006 году. Продолжайте производить, продавать и поддерживать системы Autoanalyzer II/3 и Quaatro CFA, а также дискретные анализаторы.

И есть другие производители инструментов CFA.

Skalar Inc., дочерняя компания Skalar Analytical, основанная в 1965 году, которая имеет свой главный офис в Breda (NL), с тех пор, как она основана независимая компания, полностью принадлежащая персоналу. Разработка в роботизированных анализаторах, оборудовании TOC и TN, а также на мониторах расширила линии продуктов своих анализаторов непрерывного потока SAN ++. Пакеты программного обеспечения для сбора данных и управления анализатором также находятся в продуктах House, работающие с последними требованиями программного обеспечения и обрабатывают все комбинации оборудования для анализатора.

Например, Astoria-Pacific International была основана в 1990 году Рэймондом Павиттом, который ранее владел Alpkem. Базирующийся в Клакамасе, Орегон, США, Астория-Тихоокеанский регион производит свои собственные системы микро-потоков. Его продукция включает в себя линии анализатора Astoria для экологических и промышленных применений; Анализатор SpotCheck для скрининга новорожденных; и FASPAC (пакет программного обеспечения для анализа потока) для сбора данных и компьютерного интерфейса.

Fialab Instruments, Inc., в Сиэтле, штат Вашингтон, также производит несколько систем анализатора.

Alpkem был приобретен Perstorp Group , а затем ANALITICAL в Колледж Стейшн Техас. Аналитическое производство OI. Единственный сегментированный анализатор потока, который использует полимерные трубки вместо стеклянных катушек. OI также является единственным основным производителем приборов, который предоставляет варианты сегментированного анализа потока (SFA) и анализа инъекции потока (FIA) на той же платформе.

Клинический анализ

Ауанализоры использовались в основном для обычных повторяющихся медицинских лабораторных анализов , но они были заменены в течение последних лет все больше и больше дискретными рабочими системами, которые позволяют снизить потребление реагентов. Эти инструменты обычно определяют уровни альбумина , щелочной фосфатазы , аспартат -трансаминазы (AST) , азота мочевины в крови , билирубина , кальция , холестерина , креатинина , глюкозы , неорганического фосфора , белков и мочевой кислоты в сыворотке крови или других образцов организма. Автоанализолисты автоматизируют повторяющиеся шаги анализа выборки, которые в противном случае были бы выполнены вручную техническим специалистом , для таких медицинских тестов, как упомянутые ранее. Таким образом, Autoanalyzer может анализировать сотни образцов каждый день с одним операционным специалистом. Ранние инструменты Autoanalyzer Каждый протестировал несколько образцов последовательно для отдельных аналитов. Более поздние модели аутоанализеры, такие как SMAC, протестированные для нескольких аналитов одновременно в образцах.

of Research Specialties была введена конкурентная система анализа В 1959 году компания Hans Baruch . Эта система стала известна как дискретный анализ образцов и была представлена инструментом, известным как «Химик -робот». На протяжении многих лет метод анализа дискретных образцов медленно заменял систему непрерывного потока в клинической лаборатории. ^{[ 12 ]}

Промышленный анализ

Первые промышленные применения - в основном для воды, почвенных экстрактов и удобрения - использовались те же аппаратные и методы, что и клинические методы, но с середины 1970 -х годов были разработаны специальные методы и модули, чтобы к 1990 году было возможно выполнить экстракцию растворителя, дистилляция, дистилляция,,, как Онлайновая фильтрация и ультрафиолетовое пищеварение в непрерывно проточном потоке. В 2005 году около двух третей, проданных по всему миру, были для анализа воды всех видов, ^{[ Цитация необходима ]} начиная от уровня питательных веществ в суб-PPB в морской воде до гораздо более высоких уровней в сточных водах; Другие общие применения предназначены для почвы, растения, табака, продуктов питания, удобрений и анализа вина.

Текущее использование

Автоанализы по-прежнему используются для нескольких клинических применений, таких как скрининг новорожденных или анти-D, но большинство инструментов в настоящее время используются для промышленной и экологической работы. Стандартизированные методы были опубликованы ASTM ( ASTM International), Агентством по охране окружающей среды США (EPA), а также Международной организацией стандартизации (ISO) для аналитов окружающей среды, таких как нитрит , нитрат , аммиак , цианид и фенол . Ауанализоры также обычно используются в лабораториях испытаний почвы, анализе удобрений, контроле процессов, анализе морской воды, загрязняющим веществам воздуха и анализу табачных листьев.

Методы листы

Technicon опубликовал листы методов для широкого спектра анализов, и некоторые из них перечислены ниже. Эти методы и более поздние методы доступны из Seal Analytical. Списки методов для инструментов производителей легко доступны на их веб -сайтах.

Лист №.	Определение	Образец	Основной реагент (ы)	Колориметр
N-1C	Мочевина азот	Кровь или моча	Диацетиловый монос	520 нм
N-2b	Глюкоза	Кровь	Калий Феррицианид	420 нм
N-3b	Кьелдаль азот	Продукты питания	Фенол и гипохлорит	630 нм
P-3B	Фосфат	Котловая вода	Молибдат	650 нм

Примечания

^ Коакли, Уильям А., Справочник по автоматическому анализу , Mercel Dekker, 1981 P 61
^ J., Рулика; Хансен, Эх (1975). «Анализ инъекции потока: I. Новая концепция быстрого анализа непрерывного потока». Анальный. Чим. Акт . 78 : 145–157. doi : 10.1016/s0003-2670 (01) 84761-9 .
^ «Технико -авоатаанализер -пробоотборник» . Фонд химического наследия . Архивировано с оригинала 5 января 2016 года . Получено 7 декабря 2015 года .
^ Рокко, Ричард М., изд. (2006). Основные документы в области клинической химии (1 -е изд.). Амстердам: Elsevier. ISBN 978-0-444-51950-4 Полем Получено 7 декабря 2015 года .
^ "Архививая копия" . Архивировано из оригинала 30 октября 2007 года . Получено 2 августа 2008 года . {{cite web}}: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
^ (Technicon Symposia, 1967, том I)
^ Институт Уайтхеда - Сделание клинического прогресса, архивное 26 июня 2010 г., на The Wayback Machine
^ Коакли, Уильям А., Справочник по автоматическому анализу , Marcel Dekker, Inc., 1981
^ Ewing, Galen Wood, Analytical Instructions Randbook, второе издание PP152
^ CJ Patton, PhD. Диссертация, Университет штата Мичиган (1982)
^ Ewing, Galen Wood, Analytical Instructions Randbook, второе издание PP153
^ Розенфельд, Луи. Четыре века клинической химии. Gordon and Breach Science Publishers, 1999. ISBN 90-5699-645-2 . Стр. 490-492

Внешние ссылки

Статья в университете штата Нью -Мексико

[1] Коакли, Уильям А., Справочник по автоматическому анализу , Mercel Dekker, 1981 P 61

[2] J., Рулика; Хансен, Эх (1975). «Анализ инъекции потока: I. Новая концепция быстрого анализа непрерывного потока». Анальный. Чим. Акт . 78 : 145–157. doi : 10.1016/s0003-2670 (01) 84761-9 .

[CHFInstrument-3] «Технико -авоатаанализер -пробоотборник» . Фонд химического наследия . Архивировано с оригинала 5 января 2016 года . Получено 7 декабря 2015 года .

[Rocco-4] Рокко, Ричард М., изд. (2006). Основные документы в области клинической химии (1 -е изд.). Амстердам: Elsevier. ISBN 978-0-444-51950-4 Полем Получено 7 декабря 2015 года .

[5] "Архививая копия" . Архивировано из оригинала 30 октября 2007 года . Получено 2 августа 2008 года . {{cite web}}: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )

[6] (Technicon Symposia, 1967, том I)

[7] Институт Уайтхеда - Сделание клинического прогресса, архивное 26 июня 2010 г., на The Wayback Machine

[8] Коакли, Уильям А., Справочник по автоматическому анализу , Marcel Dekker, Inc., 1981

[9] Ewing, Galen Wood, Analytical Instructions Randbook, второе издание PP152

[10] CJ Patton, PhD. Диссертация, Университет штата Мичиган (1982)

[11] Ewing, Galen Wood, Analytical Instructions Randbook, второе издание PP153

[12] Розенфельд, Луи. Четыре века клинической химии. Gordon and Breach Science Publishers, 1999. ISBN 90-5699-645-2 . Стр. 490-492

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]